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P3生物實驗室的通風空調系統設計
【導讀】 根據微生物及其毒素的危害程度不同，分為四級，一級zui低，四級zui高。P3生物實驗室適用于主要通過呼吸途徑使人傳染上嚴重的甚至是致病的微生物及其毒素。當實驗室活動涉及致病微生物傳染或潛在微生物傳染因子時如何避免環境污染和減少工作人員暴露的危險得到了世界范圍內越來越廣泛的關注。本文擬從工程應用角度介紹一下某P3生物實驗室的通風空調設計方法，旨在提高生物安全實驗室的空氣質量。
從2001年以后，我國對生物安全實驗室的需求逐年增加，特別是SARS和高致病性禽流感疫情的暴發，使國家對實驗室生物安全技術更加重視。P3生物實驗室是生物安全防護三級實驗室。生物安全防護實驗室是指實驗室的結構和設施、安全操作規程、安全設備能夠確保工作人員在處理含有致病微生物及其毒素時，不受實驗對象侵染，周圍環境不受污染。
根據微生物及其毒素的危害程度不同，分為四級，一級zui低，四級zui高。P3生物實驗室適用于主要通過呼吸途徑使人傳染上嚴重的甚至是致病的微生物及其毒素。當實驗室活動涉及致病微生物傳染或潛在微生物傳染因子時如何避免環境污染和減少工作人員暴露的危險得到了世界范圍內越來越廣泛的關注。本文擬從工程應用角度介紹一下某P3生物實驗室的通風空調設計方法，旨在提高生物安全實驗室的空氣質量。
某P3生物實驗室的HVAC設計(一級)
1、工程概況(二級)
筆者參與了某P3生物實驗室的設計和調試工作，現在對有關設計和調試中出現的問題做初步探討。該P3生物實驗室總面積約為25m2，共一層，建筑高度為2.900m。如圖1所示該實驗室由主實驗間、緩沖間、更衣間、設備房組成。要求主實驗間保持負壓-70Pa，如圖1所示：壓力梯度從主實驗間向外依次增高。
該設計的原則是依據《生物安全實驗室建筑技術規范》（GB50346-2004.）和《潔凈廠房設計規范》（GB50073－2001），滿足生物安全三級實驗室的實驗功能要求、實驗室內的溫濕度、壓差梯度、潔凈度、氣流組織等要求。
2、室外空氣計算參數的確定(三級)
為滿足P3生物實驗室室內溫濕度的要求，需要確定實驗室所在城市的室外計算參數作為設計依據，也可以在全國五個建筑熱工分區中分別選擇一個具有代表性的典型城市的室外計算參數作為設計依據。具體設計參數見表1：
3、負荷計算(二級)
空調系統的冷負荷計算方法采用逐時冷負荷計算法，空調冷負荷包括圍護結構傳熱形成的冷負荷、室內工藝設備、人員、照明等散熱形成的冷負荷和新風冷負荷。由于該實驗室門的密閉性較好且無窗，所以空調系統的熱負荷僅考慮圍護結構的耗熱量。空調系統的濕負荷僅考慮人體散濕負荷。
送風量計算(二級) 按公式計算送風量。
4、空調方式及計算(二級)
該空調系統應采用全新風系統，冬夏空氣處理過程如圖1所示。經計算某P3生物實驗室空調系統夏季所需冷量為19.66Kw，再熱量為1.61Kw，冬季所需熱量為16.01Kw，加濕量為7.08Kg/h。
5、排風量計算(二級)
實驗室排風量根據以下公式計算：
Q＝Q1＋Q2＋Q3＋Q4—Q5 式中：
Q－實驗室排風量；
Q1－實驗室送風量；
Q2－縫隙滲入風量；
Q3－開關門引起的滲入風量；
Q4－開關傳遞窗引起的滲入風量；
Q5－局部設備排風量；
6、空調方式及計算(二級)
該空調系統應采用全新風系統，冬夏空氣處理過程如圖1所示。經計算某P3生物實驗室空調系統夏季所需冷量為19.66Kw，再熱量為1.61Kw，冬季所需熱量為16.01Kw，加濕量為7.08Kg/h。
7、冷熱源方案及節能(二級)
本設計中，考慮到生物實驗室體積小、靈活使用的特點，選用的加熱器和加濕器均選擇可調節型。選用的冷熱源為VRV小型熱泵機組，其制冷量20.0kW，制熱量為20.6kW，空調設備間選用窗式冷暖型空調機，輔助電加熱器兩個，共計18kW，加濕器選用電熱加濕型，加濕量為8kg/h。
由于P3實驗室空調系統采用全新風系統，應當考慮安裝熱交換器回收排風中的冷、熱量。為了避免交叉污染，轉輪式全熱回收器是不能使用的，可以使用熱管和板式金屬熱交換器。
8、氣流組織(二級)
上送下回是傳統的氣流組織形式，由空間上部送入空氣下部排出。該方式是適合生物實驗室的氣流組織形式，有利于改善工作區的空氣質量，保證氣流從低污染區域流向高污染區域，能夠形成有利于實驗人員安全的氣流組織。該生物實驗室的氣流組織形式為：主實驗間送、排風口對面布置，右側三個均布過濾器送風口上送、左后側過濾器排風口下排，形成有利于工作人員安全的氣流組織。緩沖間、更防護服間進口上部設送風口，送風口對角線的壁板下側設過濾器排風口，上送下排使得氣流由潔凈區流向相對污染區。但是，此種氣流組織容易造成排風過濾器后面的操作空間過小，無法進行檢漏，確保生物實驗室的安全。應當在設計排風口位置是充分考慮排風過濾器檢漏的操作空間。
9、結論(一級)
目前，P3生物實驗室的建設在我國剛剛起步，在建造生物實驗室時，規范設計十分重要。本文通過某工程實例討論了P3生物實驗室的通風空調設計方法，供設計人員參考。